科學(xué)·技術(shù)·文化的有機(jī)融合

一、項(xiàng)目緣起

鹽是人類每日飲食中不可或缺的物質(zhì)，對(duì)維持細(xì)胞滲透壓，保持體內(nèi)電解質(zhì)平衡有重要作用。古代人類曾為獲得鹽而發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)，也為得到更多的鹽而設(shè)立鹽神；包拯、歐陽(yáng)修、范仲淹等許多歷史名人都做過(guò)鹽業(yè)的主管官員，鹽成為推動(dòng)社會(huì)文化發(fā)展的重要元素。學(xué)生對(duì)鹽并不陌生，絕大多數(shù)學(xué)生知道鹽的主要成分是氯化鈉，且以海水為資源可以獲得鹽。但是從海水到餐桌上的鹽到底經(jīng)過(guò)了多少步驟？其中蘊(yùn)含著哪些科學(xué)原理，使用了怎樣的關(guān)鍵技術(shù)呢？很多學(xué)生都沒(méi)有想過(guò)這些問(wèn)題。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，我們希望可以讓學(xué)生感受到科學(xué)、技術(shù)、文化的融合，感受到三者互相促進(jìn)、融合發(fā)展的基本規(guī)律。

選擇鹽的獲取作為本項(xiàng)目主題，主要有以下幾方面的考慮：

1.義務(wù)教育階段化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在“科學(xué)探究”主題下要求學(xué)生初步學(xué)習(xí)使用過(guò)濾、蒸發(fā)的方法對(duì)混合物進(jìn)行分離，要求學(xué)生能夠完成粗鹽中難溶雜質(zhì)去除的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，混合物、純凈物是化學(xué)學(xué)科的重要概念，對(duì)二者的區(qū)分是學(xué)生明確化學(xué)研究對(duì)象、建立物質(zhì)觀的基礎(chǔ)。自然界中的鹽到餐桌上的鹽這一話題，恰好滿足了從自然界中的混合物中提取純凈物，然后再對(duì)純凈物進(jìn)行加工，形成人類所需的混合物的過(guò)程，既幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到什么是混合物、純凈物，又促使學(xué)生思考研究混合物、純凈物的意義，以及人類在利用天然物質(zhì)資源時(shí)的思路方法。在從混合物中提取純凈物的過(guò)程中，又自然運(yùn)用到分離的思路和方法，由于是真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，所以從實(shí)驗(yàn)室分離方法到工業(yè)化過(guò)程的技術(shù)思維也會(huì)呈現(xiàn)出來(lái)。

2.義務(wù)教育階段化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)“身邊的化學(xué)物質(zhì)”主題下有“水和常見(jiàn)的溶液”二級(jí)主題，其中溶解現(xiàn)象、溶液在生產(chǎn)生活中的重要意義，溶液濃度的表達(dá)和意義，溶質(zhì)和溶劑的關(guān)系以及溶解度對(duì)溶質(zhì)和溶劑定量關(guān)系的影響等都是重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在從海水、井鹽、礦鹽中提取鹽時(shí)，其實(shí)都是讓原料以溶液形式存在，通過(guò)對(duì)溶液的過(guò)濾、蒸發(fā)、重結(jié)晶等操作實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離，獲得所需的產(chǎn)品。一定量的原料溶液可以獲得多少鹽？原料溶液溶質(zhì)成分復(fù)雜，如何保證沉淀下來(lái)的是氯化鈉？將氯化鈉加工成餐桌上的含碘鹽、富硒鹽時(shí)又如何保證添加劑與鹽混合均勻？這一系列問(wèn)題都需要利用溶液知識(shí)進(jìn)行解答。

3.鹽是生活中必需的物質(zhì)，有著深厚的歷史和文化背景。在古代，爭(zhēng)奪鹽的控制權(quán)是國(guó)家大事，至今鹽業(yè)生產(chǎn)也是以國(guó)有產(chǎn)業(yè)為主。在從古至今的鹽業(yè)發(fā)展中，人們從靠天吃鹽，到增大產(chǎn)量的規(guī)模生產(chǎn)，再到根據(jù)特殊需求形成多種多樣的產(chǎn)品，這其中蘊(yùn)含的物質(zhì)分離、提純的基本原理和分離思路始終沒(méi)有改變，但是技術(shù)的進(jìn)步卻使得生產(chǎn)過(guò)程有了巨大變化。引領(lǐng)學(xué)生體會(huì)原理與技術(shù)的整合，體會(huì)科技對(duì)人類生活的改變是科學(xué)教育不可推卸的責(zé)任。

4.鹽是學(xué)生熟悉的物質(zhì)，對(duì)于鹽的來(lái)源學(xué)生也有所了解，但是真的走進(jìn)鹽的生產(chǎn)過(guò)程，其中的原理看似簡(jiǎn)單實(shí)則豐富，不斷更新的技術(shù)又總讓學(xué)生有柳暗花明的感覺(jué)，對(duì)自己熟悉的事物突然有了全新而深刻的了解，這會(huì)是一種多么奇妙的學(xué)習(xí)感受。

二、項(xiàng)目特征

本項(xiàng)目除了具有一般項(xiàng)目的真實(shí)性、活動(dòng)性、有顯性成果等特點(diǎn)外，還有如下幾個(gè)特征：

1.關(guān)注核心知識(shí)和思路方法的落實(shí)。圖1是對(duì)本項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容的概括整合，包括核心知識(shí)和思路方法。從中可以看出項(xiàng)目承載的核心知識(shí)包括純凈物、混合物、分離方法、溶液等內(nèi)容。項(xiàng)目承載的思路方法主要體現(xiàn)在圖中的橫縱兩軸。圖中橫軸展現(xiàn)了人類從自然界中的混合物提取純凈物再制造成符合自己功能需求的混合物的物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的基本思路，縱軸則體現(xiàn)了物質(zhì)分離的基本思路、分離方法以及分離方法的適用任務(wù)類型。

2.關(guān)注歷史文化與科學(xué)的融合。鹽是生活中不可或缺的物質(zhì)，有著深厚的歷史和文化背景。教材中呈現(xiàn)了鹽在歷史進(jìn)步中的社會(huì)價(jià)值，還通過(guò)分析“天日映成”“熬煮海水”等古代制鹽法的共同特征及優(yōu)勢(shì)與不足，引發(fā)學(xué)生思考設(shè)計(jì)現(xiàn)代制鹽技術(shù)，使歷史文化與科學(xué)技術(shù)自然地融合在一起。不僅如此，教材中的習(xí)題也注意引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的視角分析歷史文化現(xiàn)象。比如，歷史上，最早被稱為“中國(guó)”的地方在現(xiàn)在山西運(yùn)城一帶，黃帝、蚩尤大戰(zhàn)于此，夏、商、周三代建都于此。在古代這個(gè)地方發(fā)達(dá)的原因之一是有被稱為“鹽池”的湖，可以產(chǎn)鹽。舜在統(tǒng)治這個(gè)地方時(shí)曾創(chuàng)作《南風(fēng)歌》一首，描述了舜對(duì)鹽業(yè)生產(chǎn)的重視，也說(shuō)明了天氣對(duì)鹽業(yè)生產(chǎn)的影響很大：“南風(fēng)之熏兮，可以解吾民之慍兮；南風(fēng)之時(shí)兮，可以阜吾民之財(cái)兮?！贝烁璐笠馐牵耗巷L(fēng)溫暖地吹來(lái)，可以解除老百姓內(nèi)心的憂愁；南風(fēng)及時(shí)地吹來(lái)，可以給老百姓帶來(lái)更多的財(cái)富。自南向北吹的風(fēng)一般都比較溫暖，且運(yùn)城鹽湖南邊有一座中條山，南風(fēng)經(jīng)過(guò)這座山，風(fēng)力就會(huì)加大。請(qǐng)分析：

（1）為什么南風(fēng)一來(lái)，古人就會(huì)得到更多的鹽呢？

（2）你能推斷出每年的什么時(shí)候是運(yùn)城產(chǎn)鹽的季節(jié)嗎？

（3）運(yùn)城鹽池北岸有河?xùn)|鹽業(yè)博物館，這里原來(lái)是“池神廟”，是人們?yōu)榱双@得鹽業(yè)豐收而供奉神靈的地方。人們從影響鹽產(chǎn)量的自然界因素中抽提出三種重要因素幻化為神靈，供奉在寺院里，其中一位神靈是池神，猜猜另外兩位神靈是什么神。

3.展現(xiàn)技術(shù)與知識(shí)的融合、技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。技術(shù)始終是將知識(shí)應(yīng)用于生活的重要途徑，是社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力。本項(xiàng)目始終強(qiáng)調(diào)技術(shù)在解決生產(chǎn)問(wèn)題中的重要價(jià)值。比如，教材中介紹了被稱為中國(guó)古代技術(shù)活化石的“墾畦澆曬”制鹽法如何實(shí)現(xiàn)鹽和水的分離，還介紹了離心機(jī)、流化床等現(xiàn)代技術(shù)對(duì)生產(chǎn)工藝的促進(jìn)，通過(guò)“食鹽加碘技術(shù)的改進(jìn)”這樣的專欄描述，幫助學(xué)生了解技術(shù)發(fā)展線索，體會(huì)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)。項(xiàng)目中還留有問(wèn)題空間，讓學(xué)生分析、解釋生產(chǎn)工藝，發(fā)展學(xué)生的技術(shù)意識(shí)。比如，在古代，得鹽者得天下，戰(zhàn)爭(zhēng)中圍城禁鹽，使城內(nèi)人因缺鹽而投降是常用的手段。為了更多地獲得鹽，在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，運(yùn)城鹽池地區(qū)的老百姓就開(kāi)始使用“墾畦澆曬”法制鹽，英國(guó)科學(xué)家李約瑟在他的著作《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》中把這種生產(chǎn)工藝稱為中國(guó)古代技術(shù)史的活化石。請(qǐng)思考：

（1）“墾畦澆曬”就是在鹽池旁邊開(kāi)辟一片一片的鹽田，把鹽池水引入鹽田，然后經(jīng)過(guò)一系列工序獲得食鹽。鹽田的功能是什么？

（2）工人們?cè)邴}田中收鹽時(shí)并不等鹽田水曬干，而是讓鹽田中還留有一些溶液就收鹽，這是為什么呢？

（3）鹽池自古是鹽的主要產(chǎn)地，但是我國(guó)解放后就以出產(chǎn)硫酸鈉為主了。你認(rèn)為這可能是什么原因呢？

4.緊密貼近學(xué)生生活，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的秘密。學(xué)以致用是產(chǎn)生深度學(xué)習(xí)的路徑。項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了多個(gè)與學(xué)生生活有關(guān)的問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生用化學(xué)的視角看生活，在生活中發(fā)現(xiàn)化學(xué)的奧秘。比如，一根沒(méi)吃完的冰棍放在碗里部分融化，此時(shí)再吃是冰棍更甜呢，還是融化出的水更甜？

能回答這個(gè)問(wèn)題嗎？先做個(gè)實(shí)驗(yàn)試試。要想解釋清楚，來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)項(xiàng)目吧。

三、項(xiàng)目學(xué)習(xí)線索

項(xiàng)目以生產(chǎn)鹽過(guò)程中從原料加工到形成產(chǎn)品需要解決的幾個(gè)問(wèn)題為任務(wù)線索推進(jìn)展開(kāi)，學(xué)生在完成各項(xiàng)任務(wù)的過(guò)程中完成知識(shí)技能的學(xué)習(xí)并提煉思路方法，形成學(xué)科能力。與此同時(shí)，體會(huì)技術(shù)進(jìn)步的價(jià)值，并展現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)文化的相互推動(dòng)。本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)過(guò)程是任務(wù)活動(dòng)、知識(shí)技能、方法能力、技術(shù)理解、社會(huì)文化等多條線索并進(jìn)的學(xué)習(xí)過(guò)程，如圖2所示。

任務(wù)活動(dòng)線索是本項(xiàng)目外顯的線索，是學(xué)生要面對(duì)的系列問(wèn)題。首先在項(xiàng)目導(dǎo)引環(huán)節(jié)通過(guò)對(duì)“自然界的鹽”和“餐桌上的鹽”的成分分析，明確要獲得餐桌上的鹽需要解決的三個(gè)問(wèn)題：如何從自然界（如海水中）得到粗鹽？如何從粗鹽中提純氯化鈉？如何把氯化鈉加工為餐桌上有功能的食用鹽（如含碘鹽）？

知識(shí)技能線索伴隨著任務(wù)活動(dòng)線而發(fā)展。在進(jìn)行“自然界的鹽”和“餐桌上的鹽”成分分析時(shí)引入混合物與純凈物的概念。在從自然界中的海水蒸發(fā)獲得粗鹽時(shí)，學(xué)生明確了溶質(zhì)、溶劑和溶液的關(guān)系，知道溶液的濃度會(huì)影響溶液的性質(zhì)，能夠用溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)溶液的濃度，發(fā)現(xiàn)溶液的飽和狀態(tài)，并掌握了蒸發(fā)操作技能。在從粗鹽中提純氯化鈉的過(guò)程中，學(xué)生利用溶解度知識(shí)分析不同溶質(zhì)的溶解結(jié)晶問(wèn)題，并掌握過(guò)濾的實(shí)驗(yàn)操作。通過(guò)將氯化鈉轉(zhuǎn)變成有功能的營(yíng)養(yǎng)鹽，學(xué)生體會(huì)了溶液均一穩(wěn)定的性質(zhì)。

方法能力線索是本項(xiàng)目的核心線索。本項(xiàng)目的方法能力包含兩個(gè)子主題：一個(gè)是認(rèn)識(shí)物質(zhì)分離，一個(gè)是解決溶液?jiǎn)栴}。伴隨著一個(gè)個(gè)任務(wù)活動(dòng)的完成，學(xué)生對(duì)溶液的問(wèn)題解決能力也不斷發(fā)展著。對(duì)于物質(zhì)分離，學(xué)生的能力發(fā)展脈絡(luò)是：明確從混合物中得到純凈物需要物質(zhì)分離操作→建立物質(zhì)分離的基本思路——利用要分離物質(zhì)的性質(zhì)差異將其轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌瑺顟B(tài)的物質(zhì)→應(yīng)用物質(zhì)分離的思路結(jié)合溶液相關(guān)知識(shí)解決與溶液有關(guān)的分離問(wèn)題。對(duì)于溶液，學(xué)生能力發(fā)展的脈絡(luò)是：認(rèn)識(shí)溶質(zhì)、溶劑是溶液的組成成分→在一定條件下，調(diào)節(jié)溶質(zhì)、溶劑關(guān)系可以改變?nèi)芤簼舛?，但是溶質(zhì)在溶劑中的溶解有極限→理解溶解度是溶質(zhì)在溶劑中溶解極限的定量描述，根據(jù)溶解度，調(diào)節(jié)溶質(zhì)、溶劑關(guān)系，實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)的溶解和結(jié)晶。

技術(shù)理解線索和社會(huì)文化線索是對(duì)學(xué)生方法能力線索發(fā)展的補(bǔ)充。如，能力線索中學(xué)生根據(jù)水和鹽的性質(zhì)差異選擇用蒸發(fā)的方法從鹽水中分離出鹽，教材就從技術(shù)角度給學(xué)生補(bǔ)充了分離鹽和水的多種技術(shù)方法；能力線索中學(xué)生利用溶解度調(diào)節(jié)溶質(zhì)的溶解和結(jié)晶，技術(shù)角度則指導(dǎo)學(xué)生解釋“墾畦澆曬”留少量母液的原理；相應(yīng)的，社會(huì)文化線索引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注了鹽生產(chǎn)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系、鹽場(chǎng)選址與資源的綜合利用、鹽類資源的合理開(kāi)發(fā)與利用、個(gè)性化食鹽產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等。技術(shù)理解線索和社會(huì)文化線索是在學(xué)生學(xué)科能力發(fā)展的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生體會(huì)科學(xué)與技術(shù)、科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

四、項(xiàng)目活動(dòng)設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目導(dǎo)引中，教材設(shè)計(jì)了項(xiàng)目策劃活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生明確完成項(xiàng)目需解決的核心問(wèn)題，確定各項(xiàng)任務(wù)及目標(biāo)。除此之外，對(duì)于項(xiàng)目的3項(xiàng)任務(wù)，教材設(shè)計(jì)了6個(gè)活動(dòng)12項(xiàng)子活動(dòng)任務(wù)支撐學(xué)生的學(xué)習(xí)?；顒?dòng)內(nèi)容及活動(dòng)目標(biāo)如表1所示。

加上項(xiàng)目導(dǎo)引中的活動(dòng)，12個(gè)具體活動(dòng)主要以實(shí)驗(yàn)探究、交流研討為主，還有合作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和調(diào)查分析等活動(dòng)類型。其中實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從中發(fā)現(xiàn)知識(shí)、訓(xùn)練技能、概括方法，或者利用獲得的知識(shí)方法在實(shí)驗(yàn)操作中解決問(wèn)題。交流研討活動(dòng)針對(duì)不需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決的問(wèn)題，但是也需要學(xué)生通過(guò)合作活動(dòng)完成知識(shí)、技能、方法的學(xué)習(xí)或者相關(guān)內(nèi)容的遷移應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)和交流研討活動(dòng)是學(xué)生發(fā)現(xiàn)新知、應(yīng)用新知，獲得學(xué)科能力發(fā)展的主要活動(dòng)。合作學(xué)習(xí)活動(dòng)中學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)難度相對(duì)較小，且由多個(gè)并行的小任務(wù)組成，學(xué)生通過(guò)先分工后整合的方式達(dá)成有效學(xué)習(xí)的目的。本項(xiàng)目中的合作學(xué)習(xí)任務(wù)是對(duì)多項(xiàng)鹽水分離技術(shù)手段的分析和比較。調(diào)研分析活動(dòng)則把學(xué)生的視角引向社會(huì)，促使他們?cè)谏鐣?huì)背景下理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)真實(shí)問(wèn)題，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系。自主學(xué)習(xí)則要求學(xué)生自主梳理和反思學(xué)習(xí)內(nèi)容，并將其創(chuàng)造性地應(yīng)用于陌生問(wèn)題的解決。